[发明专利]一种流体静压支承特性测试装置及方法

说明书

本发明属于支承特性测试领域，并具体公开了一种流体静压支承特性测试装置及方法，其包括支撑组件、副加载组件和主加载组件，支撑组件包括平台、止推板和支撑架，止推板和支撑架固定在平台上，止推板上表面中心放置有待测静压支承部件，待测静压支承部件上安装有支撑板，支撑板一端上方为副加载组件，另一端上表面固定有加速度传感器，支撑板中心位置上方为主加载组件，且上表面靠近副加载组件一侧固定有配重块；止推板一端固定有加载支架，另一端固定有磁吸表座，磁吸表座支架末端连接有电涡流位移传感器，其位于加速度传感器上方。本发明实现了包括承载力、微振动、静刚度、动刚度和角刚度在内的流体静压支承指标测量，且结构简单、易于操作。

技术领域

本发明属于支承特性测试领域，更具体地，涉及一种流体静压支承特性测试装置及方法。

背景技术

航空航天、光学仪器、微纳制造等领域对机床的加工精度、承载力、加工效率等技术指标提出了越来越高的要求，传统的滚珠轴承、动压滑动轴承等支承部件已无法满足机床超精密加工所需的精度和稳定性。

流体静压支承部件具有精度高、摩擦力小、稳定性好，寿命长等优点，在超精密加工设备中受到广泛应用。其中液体静压支承部件承载力大、抗振能力强，可应用于大型重型精密零件加工设备中；气体静压支承部件摩擦力极小、几乎无磨损，润滑介质为空气，可应用于对工作环境要求较高的小型超精密加工设备和测量仪器中。

随着对流体静压支承部件研究的深入，学者们发现静压支承部件中油腔结构、节流器结构、气浮垫材质与结构、封油面微结构、润滑介质及其流量压力控制系统等影响因素对支承特性有显著影响。为了检验并修正理论分析，寻求静压支承部件的最优结构参数并验证其工作性能，亟需一种高精度的流体静压支承特性测试装置及方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种流体静压支承特性测试装置及方法，其目的在于，结合支撑组件、副加载组件和主加载组件在同一装置中，并分别在副加载组件和主加载组件中设置压电促动器，实现包括承载力、微振动、静刚度、动刚度和角刚度在内的所有流体静压支承指标的测量，且精度高、结构简单、易于操作。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种流体静压支承特性测试装置，包括支撑组件、副加载组件和主加载组件，其中：

所述支撑组件包括平台、止推板和支撑架，其中，所述止推板和支撑架均固定在所述平台上，所述止推板上表面中心位置放置有待测静压支承部件，该待测静压支承部件上安装有支撑板，所述支撑板一端上方为所述副加载组件，另一端上表面固定有加速度传感器，所述支撑板中心位置上方为所述主加载组件，且支撑板上表面靠近副加载组件一侧固定有配重块；所述止推板一端固定有加载支架，另一端固定有磁吸表座，该磁吸表座支架末端连接有电涡流位移传感器，且该电涡流位移传感器位于所述加速度传感器上方；

所述副加载组件包括从上至下依次相连的副称重传感器、副压电促动器和副加载头，所述副称重传感器固定在所述加载支架上；

所述主加载组件包括从上至下依次相连的减速升降机、主称重传感器、主压电促动器和球头顶杆，所述减速升降机固定在所述支撑架上，且该减速升降机的丝杆向下穿过所述支撑架与所述主称重传感器相连。

作为进一步优选的，所述电涡流位移传感器的测头平面平行于所述加速度传感器的上表面并相距0.2～0.3mm。

作为进一步优选的，所述副加载头与所述电涡流位移传感器的测头到球头顶杆轴线的水平距离相等。

作为进一步优选的，所述减速升降机的丝杆下端设有锁紧螺母，且该锁紧螺母上套有压缩弹簧。

作为进一步优选的，所述平台上设有回油槽，该回油槽环绕在所述止推板周围。

按照本发明的另一方面，提出了一种流体静压支承特性测试方法，其采用上述装置实现，包括如下步骤：